CN106274456B - 一种带齿式离合器的减速机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种带齿式离合器的减速机构，其包括电机、减速器以及齿式离合器，所述齿式离合器包括轴套，所述轴套与所述减速器的输入轴花键连接，所述轴套与所述减速器的输入轴的相对滑动，使得所述轴套与所述电机的输出轴接合和分离，所述轴套与所述电机的输出轴接合时，所述轴套与所述电机的输出轴花键连接。本发明带齿式离合器的减速机构，解决了电机不工作时被反拖的问题，所采用的齿式离合器具有结构紧凑、尺寸小、能够承受较大的扭矩、能够承受较高的转速、能够实现双向传递动力的特点。

Description

一种带齿式离合器的减速机构

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种带齿式离合器的减速机构。

背景技术

混合动力汽车(HEV)是具有低污染、低油耗特点的新一代清洁能源汽车。在保留汽车原有燃油发发动机与变速器的动力总成的基础上，在汽车的后桥或前桥增加电机以及减速器组成的另一个动力总成，即可构成一个混合动力总成系统，可以完成纯电动、纯发动机、电机助力的各种工作模式。在纯发动机工作模式时，电机处于不工作状态，减速器将被整车反拖而处于空转状态。如果电机与减速器刚性连接，电机也将被整车通过减速器反拖，电机转子处于空转状态，增大行驶阻力，影响电机及轴承的寿命。因此在电机与减速器之间增加离合器是十分有必要的。离合器在纯电动模式和电机助力的混合动力模式时接合，在纯发动机模式时分离。目前，较为常见的离合器有湿式离合器、干式离合器以及单向离合器。

混合动力汽车的电机与减速器之间增加常用的湿式离合器、干湿离合器和单向离合器时，虽然能够实现电机工作时与减速器接合，不工作时分离，解决了电机不工作时被反拖的问题，但仍然不能满足目前混合动力车或纯电动车的需要。普通的湿式离合器或干式离合器主要是利用摩擦力传递扭矩，而混合动力车或纯电动车用电机一般峰值扭矩大，峰值转速高，如果采用湿式离合器或干湿离合器需要传递较大扭矩，则离合器的尺寸也需要较大，而离合器尺寸加大，其极限转速会减小，不能承受电机的输入转速。单向离合器虽然具有结构简单、成本低等的特点，但在运作过程中只能单向传递动力，电机不能完成倒车和车辆制动能回收的功能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种带齿式离合器的减速机构，能够解决电机不工作时被反拖的问题，并且所采用的齿式离合器具有结构尺寸紧凑、承受较大的扭矩、承受较高的转速、实现动力的双向传递的特点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种带齿式离合器的减速机构，包括电机、减速器以及齿式离合器，所述齿式离合器包括轴套，所述轴套与所述减速器的输入轴花键连接，所述轴套与所述减速器的输入轴的相对滑动，使得所述轴套与所述电机的输出轴接合和分离，所述轴套与所述电机的输出轴接合时，所述轴套与所述电机的输出轴花键连接。

其中，所述轴套上设置内花键，所述电机的输出轴和所述减速器的输入轴上均设置与所述内花键啮合的外花键。

其中，所述轴套的内花键和所述电机的输出轴的外花键的接合端制10°～15°的倒角。

其中，所述减速机构还包括壳体，所述轴套设置在所述壳体内，所述壳体上设置有用于防止轴套轴向移动的自锁装置。

其中，所述轴套上沿轴向方向设置两个环形槽，所述自锁装置在所述轴套与所述电机的输出轴接合和分离状态分别与所述轴套上不同位置的环形槽配合。

其中，所述自锁装置包括依次设置在壳体内的固定件、弹簧以及钢球，所述钢球与所述环形槽配合。

其中，所述固定件为螺栓、螺钉或销钉。

其中，所述减速机构还包括控制齿式离合器接合和分离的控制系统。

其中，所述控制系统包括设置在壳体上的离合器接合油道和离合器分离油道。

其中，所述减速机构还包括依次连接的主动齿轮、中间轴以及被动齿轮，所述主动齿轮与所述减速器的输入轴连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明利用齿式离合器连接电机和减速器，使电机工作时与减速器接合，不工作时分离，避免了电机不工作时因被高速反拖而引起的损坏，延长了电机寿命，同时减小了汽车行驶阻力。

(2)本发明的齿式离合器在传递相同扭矩的条件下，其尺寸比其它离合器小，结构简单，成本低，同时避免了其它离合器因尺寸大而极限转速低的问题；和单向离合器相比，可实现动力的双向传递，改变了电机不能用于倒车，不能用于制动能回收的缺点。

(3)本发明的齿式离合器依靠花键传递扭矩，控制系统只需在接合和分离时提供压力，控制系统方式多样，可以为液压控制系统、机械控制系统或电子控制系统。

(4)本发明的齿式离合器采用自锁装置，能够防止轴套的轴向窜动，防止在车辆运动中，因振动或轴套自身重力导致离合器意外接合或分离。

附图说明

图1为本发明提供的带齿式离合器的减速机构的示意图；

图2为本发明提供的齿式离合器结合状态的示意图；

图3为本发明提供的齿式离合器分离状态的示意图；

图中，1、电机；2、齿式离合器；3、减速器的输入轴；4、主动齿轮；5、中间轴；6、被动齿轮；7、主减速器；8、壳体；11、电机的输出轴；21、轴套；22、钢球；23、弹簧；24、螺栓；81、离合器接合油道；82、离合器分离油道。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

本发明提供一种带齿式离合器的减速机构，用于解决电机不工作时被反拖的问题，并且所采用的齿式离合器具有结构尺寸紧凑、承受较大的扭矩、高转速、实现动力的双向传递的特点。

如图1、2、3所示，本发明实施例中提供一种带齿式离合器的减速机构，包括电机1、齿式离合器2以及减速器，齿式离合器2包括轴套21，该齿式离合器2是由一对内外花键组成的嵌合副，、轴套21与所述减速器的输入轴3花键连接，轴套21在减速器的输入轴3上的相对滑动，使得轴套21与电机的输出轴11接合和分离，即离合器的处于接合和分离状态，当轴套21与电机的输出轴11接合时，轴套21与电机的输出轴11花键连接。

通过设置上述结构的减速机构，在传递相同扭矩的情况下，该齿式离合器的尺寸比其他离合器小，结构简单，成本低，避免了其他离合器因尺寸大而极限转速低的问题；同时能够实现动力的双向传递，改变了采用单向离合器时电机不能用于倒车，不能用于制动回收的缺点。

图2、3中，电机的输出轴11和减速器的输入轴3上均设置外花键，轴套21内设置内花键，轴套21内的内花键和减速器的输入轴3上的外花键啮合，由于轴套21能够在减速器的输入轴3上滑动，使得轴套21能够与电机的输出轴11由分离状态到接合状态或由接合状态到分离状态，当轴套21与电机的输出轴11处于接合状态时，轴套21内的内花键和电机的输出轴11的外花键啮合。为了简化加工工艺，减速器的输入轴3和电机的输出轴11上所设外花键的参数一致。

为了保证轴套21和电机的输出轴11的花键连接质量，轴套21的内花键和电机输出轴11的外花键在接合端制成10°～15°的倒角。

为了防止在车辆运动过程中，因振动或轴套自身重力导致离合器意外接合或分离，在减速机构的壳体8上自锁装置。具体的，该自锁装置包括在壳体内依次设置的固定件24、弹簧23以及钢球22；轴套上21沿轴向方向设置两个环形槽，自锁装置的钢球22在所述轴套与所述电机的输出轴接合和分离状态分别与所述轴套上不同位置的环形槽配合。该自锁装置可在固定件24的作用下使得弹簧23压缩，弹簧23将钢球23压在轴套21的弧形槽内，防止轴套21的轴向窜动，从而使得离合器在没有外力作用下仍能保持接合或分离状态。

为了固定以及对弹簧23施加一定的作用力，壳体8上设置的固定件24可以采用螺栓、螺钉或是销钉，具体的，如图2、3所述，本实施例中，固定件24采用螺栓。

为了使得轴套21在减速器的输入轴3上相对滑动从而实现离合器的接合与分离状态，使得离合器接合状态下轴套21与电机输出轴11相配合形成内外花键组成的嵌合副，减速机构还包括控制系统，控制系统能够控制轴套21在减速器的输入轴3上的滑动，从而实现轴套21内的内花键和电机的输出轴11的外花键的啮合和脱开，从而实现离合器的接合和分离。

控制系统可以采用液压控制系统，还可以采用机械或电子控制系统实现离合器的接合和分离。

在本实施例中，如图2、3所示，控制系统采用液压控制系统，在壳体8上设置离合器接合油道81和离合器分离油道82；在离合器处于分离状态时，自锁装置与轴套21右侧的环形槽相配合，若使离合器接合，在离合器接合油道81内注入液压油，液压油通过离合器接合油道81进入壳体8、减速器的输入轴3以及轴套21围成的油腔内，推动轴套21在减速器的输入轴3上滑动前进；为了使得离合器分离，在离合器分离油道82内注入液压油，液压油通过离合器分离油道82进入壳体8和轴套21围成的油腔内，推动轴套21，使轴套21与电机的输出轴11脱开，当轴套21与电机的输出轴11完全脱开时，自锁装置正好与轴套21左侧的环形槽配合；自锁装置在离合器分离和接合状态下分别与轴套21上不同位置的环形槽配合，使得自锁装置在分离和接合状态下均能防止轴套21的轴向窜动，进而能够使离合器在没有外力的作用下仍能保持分离或接合状态。

如图1所示，带齿式离合器的减速机构还包括依次连接的主动齿轮4、中间轴5以及被动齿轮6，所述主动齿轮4与所述减速器的输入轴11连接。

如图2、3所示，带齿式离合器的减速机构的工作状态如下：

离合器接合前，减速器有静止和运动两种状态：

以纯电动模式启动车辆前减速器处于静止状态，电机输出轴11和减速器输入轴3之间没有相对转速。液压油从离合器接合油道81进入减速器壳体8、减速器输入轴3以及轴套21围成的油腔，轴套21在油腔内的液压油的推动下克服弹簧23、钢球22对轴套21的阻力，能够在减速器输入轴3上滑动前进，使得轴套21的内花键与电机输出轴11的外花键啮合，从而完成离合器接合。

当车辆以纯发动机模式驱动时，减速器输入轴3和轴套21因车辆反拖具有一定转速，电机处于静止状态，电机输出轴11转速为0。此时如果需要电机助力而接合离合器，电机启动并以转速模式控制其转速，使电机输出轴11的转速与轴套21的转速接近，然后，液压油从离合器接合油道81进入壳体8、减速器输入轴3以及轴套21围成的油腔，轴套21在油腔内的液压油的推动下克服弹簧23、钢球22对轴套21的阻力，能够在减速器输入轴3上滑动前进，使得轴套21内锥面与电机输出轴的外锥面接触，并因油压推力产生摩擦力矩，进而轴套21与电机输出轴11转速同步，同步后轴套21继续前进，使得轴套21的内花键与电机输出轴11的外花键啮合，从而完成离合器接合。

离合器分离前，车辆有静止和运动两种状态：

离合器分离前车辆处于静止状态，即车辆完全停止时，离合器需要分离时，液压油从离合器分离油道82进入壳体8和轴套21围成的油腔，轴套21在油腔内的液压油的推动下克服弹簧23、钢球22对轴套21的阻力，轴套21的内花键与电机输出轴11的外花键脱开，从而完成离合器分离。

离合器分离前车辆处于运动状态，即车辆行驶过程中，轴套21和电机输出轴11处于旋转状态，转速同步。离合器分离时，液压油从离合器分离油道82进入壳体8和轴套21围成的油腔，液压油推动轴套21滑动，由于内花键和外花键之间有扭矩传递，轴套21除了克服弹簧23、钢球22对轴套21的阻力外，还需要克服内花键和外花键之间的摩擦力，进而使得轴套21的内花键与电机输出轴11的外花键脱开，从而完成离合器分离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带齿式离合器的减速机构，包括电机、减速器以及齿式离合器，所述齿式离合器包括轴套，所述轴套与所述减速器的输入轴花键连接，所述轴套与所述减速器的输入轴的相对滑动，使得所述轴套与所述电机的输出轴接合和分离，所述轴套与所述电机的输出轴接合时，所述轴套与所述电机的输出轴花键连接。

2.根据权利要求1所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述轴套上设置内花键，所述电机的输出轴和所述减速器的输入轴上均设置与所述内花键啮合的外花键。

3.根据权利要求2所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述轴套的内花键和所述电机的输出轴的外花键的接合端制10°～15°的倒角。

4.根据权利要求1所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括壳体，所述轴套设置在所述壳体内，所述壳体上设置有用于防止轴套轴向移动的自锁装置。

5.根据权利要求4所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述轴套上沿轴向方向设置两个环形槽，所述自锁装置在所述轴套与所述电机的输出轴接合和分离状态分别与所述轴套上不同位置的环形槽配合。

6.根据权利要求5所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述自锁装置包括依次设置在壳体内的固定件、弹簧以及钢球，所述钢球与所述环形槽配合。

7.根据权利要求6所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述固定件为螺栓、螺钉或销钉。

8.根据权利要求中1-7中任一项所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括控制齿式离合器接合和分离的控制系统。

9.根据权利要求中8所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述控制系统包括设置在壳体上的离合器接合油道和离合器分离油道。

10.根据权利要求中1-7中任一项所述的带齿式离合器的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括依次连接的主动齿轮、中间轴以及被动齿轮，所述主动齿轮与所述减速器的输入轴连接。